FR2716013A1

FR2716013A1 - Locking device with concave supports.

Info

Publication number: FR2716013A1
Application number: FR9501329A
Authority: FR
Inventors: Gardam Allan
Original assignee: Pilkington PE Ltd
Current assignee: Qioptiq Ltd
Priority date: 1994-02-05
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1995-08-11
Anticipated expiration: 2015-02-06
Also published as: US5694814A; GB2286422B; FR2716013B1; GB9502088D0; GB2286422A; DE19503787A1; GB9402223D0

Abstract

Le dispositif de blocage de l'invention, qui est situé sur une partie fixe (52) définissant une surface de référence (54), comprend des premier et second supports (56, 58) définissant des première et seconde surfaces concaves opposées (60, 62), un élément (64) destiné a être placé entre les supports et définissant des surfaces convexes (66, 68), dirigées de manière opposée, destinées chacune à entrer en contact avec une surface concave respective et un dispositif de serrage ayant une configuration de réglage dans laquelle l'élément peut tourner autour d'un premier axe passant par lesdites surfaces et une configuration de blocage dans laquelle, ledit premier support étant fixé en position et ledit second support étant empêché de se déplacer suivant ledit axe, lesdites surfaces sont maintenues en contact de blocage. Ce dispositif peut être utilisé notamment dans les instruments optiques de précision.The inventive locking device, which is located on a fixed portion (52) defining a reference surface (54), includes first and second supports (56, 58) defining first and second opposed concave surfaces (60, 62), a member (64) intended to be placed between the supports and defining oppositely directed convex surfaces (66, 68) each intended to contact a respective concave surface and a clamp having a configuration adjustment in which the member is rotatable about a first axis passing through said surfaces and a locking configuration in which, said first support being fixed in position and said second support being prevented from moving along said axis, said surfaces are kept in blocking contact. This device can be used in particular in precision optical instruments.

Description

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DISPOSITIF DE BLOCAGE A SUPPORTS CONCAVES BLOCKING DEVICE WITH CONCUTED SUPPORTS

La présente invention concerne un dispositif de blocage et en particulier un dispositif de blocage utilisable dans les instruments optiques de précision. The present invention relates to a locking device and in particular a locking device for use in precision optical instruments.

Lorsque l'on souhaite régler puis bloquer des instruments optiques de précision, il est courant de monter l'organe qui doit être réglé sur un élément qui définit deux surfaces concaves coniques et de placer l'élément entre des 1 0 supports définissant des surfaces partiellement sphériques opposées. L'élément et les supports sont placés sur une tige fixe de sorte que l'élément peut tourner autour de la tige puis peut être bloqué dans la position voulue par serrage mutuel des surfaces au moyen d'un écrou de retenue. Le réglage latéral et transversal est assuré par le support supérieur dont la position par rapport à la tige peut être modifiée. Dans un dispositif typique, lorsque les surfaces ont été bloquées en position, le support supérieur réglable est fixé à la tige au moyen d'un adhésif par exemple. When it is desired to set and then block precision optical instruments, it is common to mount the member to be adjusted to an element which defines two conical concave surfaces and to place the element between supports defining surfaces partially. opposite spheres. The element and the supports are placed on a fixed rod so that the element can rotate around the rod and can be locked in the desired position by mutual clamping of the surfaces by means of a retaining nut. The lateral and transverse adjustment is ensured by the upper support whose position relative to the rod can be modified. In a typical device, when the surfaces have been locked in position, the adjustable upper support is attached to the rod by means of an adhesive for example.

Cependant, un degré limité de mouvement latéral du second support est encore possible. Ainsi, si une force latérale est appliquée à l'élément, le second support peut être déplacé latéralement ce qui crée un espace entre la surface de l'élément et le support inférieur et permet un déplacement. However, a limited degree of lateral movement of the second support is still possible. Thus, if a lateral force is applied to the element, the second support can be moved laterally which creates a gap between the surface of the element and the lower support and allows movement.

La présente invention a pour but d'éviter ou atténuer cet inconvénient. The present invention aims to avoid or mitigate this disadvantage.

Pour y parvenir, selon un premier aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif de blocage comprenant des premier et second supports définissant des première et seconde surfaces concaves opposées, un élément destiné a être placé entre les supports et définissant des surfaces convexes dirigées de manière opposée destinées chacune à entrer en contact avec une surface concave respective et un dispositif de serrage ayant une configuration de réglage dans laquelle l'élément peut tourner autour d'un axe passant par lesdites surfaces et une configuration de blocage dans laquelle, ledit premier support étant fixé en position et ledit second support étant empêché de se déplacer suivant ledit axe, lesdites surfaces sont maintenues en contact de blocage. To achieve this, according to a first aspect of the present invention, there is provided a locking device comprising first and second supports defining first and second opposed concave surfaces, an element intended to be placed between the supports and defining directed convex surfaces. in opposite manner each intended to come into contact with a respective concave surface and a clamping device having an adjustment configuration in which the member is rotatable about an axis passing through said surfaces and a locking configuration in which, said first wherein the support being fixed in position and said second support being prevented from moving along said axis, said surfaces are held in blocking contact.

Lorsque le dispositif est utilisé, le dispositif de serrage étant dans la configuration de blocage, la forme des surfaces qui sont en contact empêche la rotation de l'élément autour d'un second axe perpendiculaire audit premier axe qui passe par les surfaces et empêche aussi un mouvement linéaire de l'élément suivant un troisième axe perpendiculaire auxdits premier et second axes. En d'autres termes, il y a un blocage géométrique entre l'élément et les supports. De ce fait, l'élément est bloqué positivement par rapport aux supports, ainsi que tout organe fixé à l'élément. Le dispositif selon la présente invention peut être utilisé notamment dans les instruments optiques de précision. Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, dans les dispositifs existants les supports définissent des surfaces convexes partiellement sphériques opposées tandis que l'élément définit des surfaces concaves coniques. Avec un tel dispositif, si une force est appliquée à l'élément, il peut tourner si l'un des supports décrit un mouvement latéral quelconque. Un mouvement de l'élément même de faible ampleur peut rendre inutilisable l'instrument optique muni d'un tel dispositif. When the device is in use, the clamping device being in the locking configuration, the shape of the surfaces in contact prevents the rotation of the element about a second axis perpendicular to said first axis which passes through the surfaces and also prevents a linear movement of the element along a third axis perpendicular to said first and second axes. In other words, there is a geometric blockage between the element and the supports. As a result, the element is positively stuck with respect to the supports, as well as any member attached to the element. The device according to the present invention can be used in particular in precision optical instruments. As mentioned above, in existing devices the supports define opposite spherical convex surfaces while the element defines conical concave surfaces. With such a device, if a force is applied to the element, it can rotate if one of the supports describes any lateral movement. Movement of the element itself of small magnitude may render unusable the optical instrument provided with such a device.

De préférence, dans le dispositif selon l'invention, les surfaces concaves sont coniques et les surfaces convexes sont partiellement sphériques. Cependant, il est à noter que les surfaces partiellement sphériques ne doivent pas posséder le même centre, c'est à dire définir des parties de la surface d'une même sphère, car ceci pourrait ne pas conduire au blocage géométrique nécessaire. Preferably, in the device according to the invention, the concave surfaces are conical and the convex surfaces are partially spherical. However, it should be noted that partially spherical surfaces must not have the same center, ie define parts of the surface of the same sphere, as this may not lead to the necessary geometrical locking.

De préférence également, les supports et l'élément sont situés sur une tige fixe qui s'étend parallèlement au premier axe depuis une surface de référence, et le premier support est conçu pour être fixé à cette tige. La tige est de préférence filetée de sorte qu'un écrou de retenue peut être placé sur la tige pour serrer mutuellement les surfaces. Also preferably, the supports and the member are located on a fixed rod which extends parallel to the first axis from a reference surface, and the first support is adapted to be attached to this rod. The shank is preferably threaded so that a retaining nut can be placed on the shank to mutually clamp the surfaces.

1 O De préférence encore, le premier support comporte une plaque perforée destinée a être placée sur la tige, l'ouverture de la plaque s'ajustant à frottement dur sur la tige. la position de l'ouverture peut être choisie de manière à modifier le décalage du premier axe par rapport à la tige. More preferably, the first support comprises a perforated plate intended to be placed on the rod, the opening of the plate fitting with hard friction on the rod. the position of the opening may be chosen so as to modify the offset of the first axis relative to the rod.

De préférence aussi, il est prévu une cale ou rondelle d'épaisseur pour permettre le réglage de la distance entre l'élément et la surface de référence. Cette cale peut être prévue sous forme d'élément séparé ou faire partie du second support. Also preferably, there is provided a spacer or washer thickness to allow the adjustment of the distance between the element and the reference surface. This wedge can be provided as a separate element or be part of the second support.

Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif de blocage comprenant des premier et second supports définissant des première et seconde surfaces opposées, un élément destiné à être placé entre les supports et définissant des surfaces dirigées de manière opposée destinées à entrer en contact avec les surfaces respectives des supports et un dispositif de serrage ayant une configuration de réglage dans laquelle l'élément peut tourner autour d'un premier axe passant par lesdites surfaces et une configuration de blocage dans laquelle lesdites surfaces sont maintenues en contact de blocage par une force de compression appliquée suivant ledit premier axe, le dispositif étant tel que, en fonctionnement, ledit premier support étant fixé en position, ledit second support étant empêché de se déplacer suivant ledit axe et ledit dispositif de serrage étant dans ladite configuration de serrage, lesdites surfaces entrent en contact d'une manière qui empêche une rotation dudit élément autour d'un second axe perpendiculaire audit premier axe et qui empêche également un mouvement linéaire dudit second support suivant un troisième axe perpendiculaire auxdits premier et second axes. According to another aspect of the present invention there is provided a locking device comprising first and second supports defining first and second opposing surfaces, an element to be placed between the supports and defining oppositely directed surfaces for entering in contact with the respective surfaces of the supports and a clamping device having a setting configuration in which the member is rotatable about a first axis passing through said surfaces and a locking configuration in which said surfaces are held in blocking contact by a compression force applied along said first axis, the device being such that, in operation, said first support being fixed in position, said second support being prevented from moving along said axis and said clamping device being in said clamping configuration , said surfaces come into contact with one another which prevents rotation of said element about a second axis perpendicular to said first axis and also prevents linear movement of said second support along a third axis perpendicular to said first and second axes.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de blocage de l'état de la technique, la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de l'état de la technique qui équipe un instrument optique, la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de blocage selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, et la figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif de blocage selon le mode de réalisation préféré de la présente invention qui équipe un instrument optique. Other features and advantages of the invention will become more apparent in the detailed description which follows and refers to the accompanying drawings, given solely by way of example, and in which: FIG. 1 is a schematic sectional view of a device 2 is a sectional view of the device of the state of the art which equips an optical instrument, FIG. 3 is a diagrammatic sectional view of a blocking device according to FIG. preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of a blocking device according to the preferred embodiment of the present invention that equips an optical instrument.

On se référera tout d'abord à la figure 1 qui représente, sous forme schématique, un dispositif de blocage conventionnel 10 du type de ceux qui équipent les instruments optiques de précision et qui est conçu pour être fixé par rapport à une partie 12 qui définit une surface de référence fixe 14. Le dispositif 10 comprend des premier et second supports 16, 18 définissant des surfaces partiellement sphériques respectives 20, 22. Un élément 24 qui permet le montage d'un organe qui doit être réglé est situé entre les supports 16, 18 et définit des surfaces concaves coniques 26, 28 dirigées de manière opposée. Une tige 32 (figure 2), qui s'étend verticalement depuis la partie 12, comporte une extrémité supérieure filetée de sorte qu'un écrou de retenue 34 (figure 2) peut être serré contre le premier support 16 pour bloquer l'élément 24 dans la position voulue. Un desserrage de l'écrou permet à l'élément 24 de tourner autour de l'axe Z. Le réglage de l'élément 24 par rapport aux axes X et Y est obtenu au moyen d'une bague ou douille 17 qui fait partie du premier support 16 et qui définit une ouverture 19 qui s'ajuste à frottement dur sur la tige 32. L'ouverture 19 IO est excentrée ou décalée pour permettre un mouvement du support 16 par rapport aux axes X et Y. Pour permettre au second support 18 et à l'élément 24 de se déplacer pour suivre ce réglage, les diamètres internes respectifs du support 18 et de l'élément 24 sont supérieurs au diamètre externe de la tige 32. Reference is first made to FIG. 1 which represents, in schematic form, a conventional locking device 10 of the type which equips the precision optical instruments and which is designed to be fixed with respect to a part 12 which defines a fixed reference surface 14. The device 10 comprises first and second supports 16, 18 defining respective spherical surfaces 20, 22. An element 24 which allows the mounting of a member to be adjusted is located between the supports 16 18 and defines concave concave surfaces 26, 28 directed in opposite directions. A rod 32 (Figure 2), which extends vertically from the portion 12, has a threaded upper end so that a retaining nut 34 (Figure 2) can be clamped against the first support 16 to lock the element 24 in the desired position. Loosening of the nut allows the element 24 to rotate about the Z axis. The adjustment of the element 24 with respect to the X and Y axes is obtained by means of a ring or sleeve 17 which is part of the first support 16 and which defines an opening 19 which adjusts to hard friction on the rod 32. The opening 19 IO is eccentric or offset to allow movement of the support 16 relative to the X and Y axes. To allow the second support 18 and the element 24 to move to follow this setting, the respective internal diameters of the support 18 and the element 24 are greater than the outer diameter of the rod 32.

Le réglage de l'élément 24 suivant l'axe Z est obtenu au moyen d'une cale annulaire ou rondelle d'épaisseur 21 située sur la tige 32 entre la surface de référence 14 et le second support 18. The adjustment of the element 24 along the Z axis is obtained by means of an annular wedge or washer 21 of thickness located on the rod 32 between the reference surface 14 and the second support 18.

Lorsque l'organe qui doit être réglé occupe la position voulue, l'écrou 34 peut être serré pour fixer l'élément 24 en place, et le premier support 16, qui s'ajuste à frottement dur sur la tige, est ensuite fixé par rapport à la tige au moyen d'un adhésif, par exemple, ou d'une autre tige de positionnement. When the member to be adjusted occupies the desired position, the nut 34 can be tightened to secure the member 24 in place, and the first support 16, which adjusts to hard friction on the rod, is then secured by to the rod by means of an adhesive, for example, or another positioning rod.

Lorsque le dispositif est utilisé, si une force latérale est appliquée à l'élément 24 dans la direction de l'axe Y, c'est à dire de gauche à droite sur la figure 1, il en résulte des forces latérales qui agissent sur les supports 16, 18. Comme on l'a indiqué ci-dessus, le support 16 est fixé à la tige mais le second support 18 peut glisser sur la surface 14 (flèche A). Un tel mouvement du second support 18 s'accompagne d'une rotation de l'élément 24 autour de l'axe X en sens inverse des aiguilles d'une montre (flèche B) et d'un glissement commun de l'élément 24 et du support 18 entre les surfaces 20 et 14. Même si un tel mouvement est d'ampleur limitée, il peut rendre inutilisable le dispositif optique. De plus, tout mouvement latéral du support 18 ou de l'élément 24 entraîne une réduction importante de l'intensité des forces qui maintiennent en place l'élément 24. When the device is used, if a lateral force is applied to the element 24 in the direction of the Y axis, ie from left to right in FIG. 1, lateral forces which act on the supports 16, 18. As indicated above, the support 16 is fixed to the rod but the second support 18 can slide on the surface 14 (arrow A). Such a movement of the second support 18 is accompanied by a rotation of the element 24 around the X axis counterclockwise (arrow B) and a common sliding of the element 24 and of the support 18 between the surfaces 20 and 14. Even if such a movement is of limited extent, it may render the optical device unusable. In addition, any lateral movement of the support 18 or the element 24 causes a significant reduction in the intensity of the forces that hold the element 24 in place.

On se référera maintenant à la figure 2 qui représente le dispositif 10 équipant un instrument optique. Pour simplifier, les mêmes signes de référence sont utilisés sur la figure 2 pour désigner les éléments constitutifs du dispositif représenté sur la figure 1. La figure 2 montre la tige fixe 32 et l'écrou de retenue 34 et on notera également que l'élément 24 comprend un bras 36 qui fournit un emplacement de montage 38 adjacent à l'axe optique 40 sur lequel l'organe fixé à l'élément 24 doit être aligné. Referring now to Figure 2 which shows the device 10 equipping an optical instrument. For simplicity, the same reference signs are used in Figure 2 to designate the constituent elements of the device shown in Figure 1. Figure 2 shows the fixed rod 32 and the retaining nut 34 and it will also be noted that the element 24 includes an arm 36 which provides a mounting location 38 adjacent the optical axis 40 on which the member attached to the member 24 is to be aligned.

Les figures 3 et 4 représentent un dispositif de blocage 50 selon un mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 3, qui représente le dispositif de manière schématique, le dispositif, qui est situé sur une partie fixe 52 définissant une surface de référence 54, comprend des premier et second supports 56, 58 qui définissent des première et seconde surfaces concaves coniques opposées respectives 60, 62. Entre les supports 56, 58 se trouve un élément 64 qui définit des surfaces partiellement sphériques 66, 68 dirigées de manière opposée. Figures 3 and 4 show a locking device 50 according to an embodiment of the present invention. In Figure 3, which schematically represents the device, the device, which is located on a fixed portion 52 defining a reference surface 54, includes first and second supports 56, 58 which define opposing first and second conical concave surfaces. 60, 62. Between the supports 56, 58 is an element 64 which defines partially spherical surfaces 66, 68 directed in opposite directions.

Comme le montre la figure 4, les supports 56, 58 et l'élément 64 sont situés sur une tige fixe 72 sur laquelle ils sont maintenus par un écrou 74 qui coopère avec l'extrémité supérieure filetée de la tige. La figure 4 montre également le bras 70 de l'élément 64 qui fournit un emplacement de montage pour un organe de l'instrument optique équipé du dispositif de blocage. As shown in Figure 4, the supports 56, 58 and the element 64 are located on a fixed rod 72 on which they are held by a nut 74 which cooperates with the threaded upper end of the rod. Figure 4 also shows the arm 70 of the element 64 which provides a mounting location for a member of the optical instrument equipped with the locking device.

Le réglage de l'élément 64 suivant l'axe Z est obtenu au moyen d'une cale ou rondelle d'épaisseur 80 située entre la surface de référence 54 et la surface inférieure du support 58. Le réglage de l'élément 64 par rapport aux axes X et Y est réalisé au moyen d'une plaque 82 à laquelle est fixé le premier support 56. Comme on peut le voir sur la figure 4, la plaque présente une ouverture 84 dont la position ou excentricité est choisie de manière à obtenir le positionnement approprié par rapport aux axes X et Y, l'ouverture 84 s'ajustant à frottement dur sur la tige 72. The adjustment of the element 64 along the Z axis is obtained by means of a wedge or washer of thickness 80 located between the reference surface 54 and the lower surface of the support 58. The adjustment of the element 64 relative to X and Y axes is achieved by means of a plate 82 to which is fixed the first support 56. As can be seen in Figure 4, the plate has an opening 84 whose position or eccentricity is chosen so as to obtain the appropriate positioning with respect to the X and Y axes, the opening 84 fitting with hard friction on the rod 72.

Le réglage en rotation autour de l'axe Z est obtenu par un desserrage de l'écrou 74 et une rotation de l'élément 64 par rapport aux supports 56, 58. Lorsque la position voulue est atteinte, l'écrou 74 est serré de manière à bloquer l'élément 64 entre les surfaces 60 et 62. Lorsque ce réglage final a été réalisé, la plaque 82 et le support supérieur 56 sont fixés par rapport à la tige 72 au moyen d'un adhésif. The adjustment in rotation about the Z axis is obtained by loosening of the nut 74 and a rotation of the element 64 relative to the supports 56, 58. When the desired position is reached, the nut 74 is tightened by in order to lock the element 64 between the surfaces 60 and 62. When this final adjustment has been made, the plate 82 and the upper support 56 are fixed relative to the rod 72 by means of an adhesive.

Lorsque le dispositif 50 a été réglé, si une force est appliquée à l'élément 64, par exemple dans la direction de l'axe Y, l'élément 64 ne peut pas se déplacer par rapport à la partie fixe 52 et au support fixe 56. Tout mouvement de l'élément 64, que ce soit un mouvement latéral dans la direction de l'axe Y ou une rotation autour de l'axe X, exige que les surfaces 60, 62 des supports 56, 58 s'éloignent l'une de l'autre et un tel mouvement est empêché par l'action de serrage de l'écrou 74. En d'autres termes, la configuration des surfaces 60, 62, 66, 68 autorise un blocage géométrique du fait qu'il n'existe qu'une seule position relative de l'élément 64 et du support 58 qui soit compatible avec l'espace existant entre la surface 60 du support 56 et la surface supérieure de la cale d'épaisseur 80. De ce fait, tout mouvement de l'élément 64 tend à accroître les forces qui le maintiennent en place. When the device 50 has been adjusted, if a force is applied to the element 64, for example in the direction of the Y axis, the element 64 can not move relative to the fixed part 52 and to the fixed support 56. Any movement of the element 64, whether it is a lateral movement in the direction of the Y axis or a rotation about the X axis, requires that the surfaces 60, 62 of the supports 56, 58 move away from each other. of the other and such movement is prevented by the clamping action of the nut 74. In other words, the configuration of the surfaces 60, 62, 66, 68 allows a geometrical lock because it there is only one relative position of the element 64 and the support 58 which is compatible with the space existing between the surface 60 of the support 56 and the upper surface of the shim 80. Thus, all movement of the element 64 tends to increase the forces that hold it in place.

Claims

Locking device characterized in that it comprises first and second supports (56, 58) defining first and second opposed concave surfaces (60, 62), an element (64) intended to be placed between the supports and defining oppositely directed convex surfaces (66,68) each intended to contact a respective concave surface and a clamping device (72,74) having a setting configuration in which the member is rotatable about a first axis passing through said surfaces and a locking configuration in which, said first support being fixed in position and said second support being prevented from moving along said axis, said surfaces are held in blocking contact.

2. Device according to claim 1, characterized in that the concave surfaces are conical and the convex surfaces are partially spherical.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the supports and the element are located on a fixed rod (72) which extends parallel to said first axis from a reference surface (54), and in that the first support is designed to be attached to this rod.

4. Device according to claim 3, characterized in that the rod is threaded to cooperate with a retaining nut (74) to clamp the surfaces mutually.

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the first support comprises a perforated plate (82) intended to be placed on the rod, the opening (84) of the plate fitting hard friction on the rod and the position of the opening being selectable to change the offset of the first axis relative to the rod.

6. Device according to claim 3, 4 or 5, characterized in that there is provided a shim (80) to allow the adjustment of the distance between the element and the reference surface.

Locking device characterized in that it comprises first and second supports defining first and second opposite surfaces, an element intended to be placed between the supports and defining oppositely directed surfaces intended to come into contact with the surfaces. respective carriers and a clamp having a setting configuration in which the member is rotatable about a first axis passing through said surfaces and a locking configuration in which said surfaces are held in blocking contact by a compressive force applied along said first axis, the device being such that, in operation, said first support being fixed in position, said second support being prevented from moving along said axis and said clamping device being in said clamping configuration, said surfaces come into contact in a manner that prevents a rotation of said el ment about a second axis perpendicular to said first axis and which also prevents a linear movement of said second support along a third axis perpendicular to said first and second axes.